一种硬质合金的制备方法和采用该方法制备的硬质合金技术

本发明专利技术提供一种硬质合金的制备方法和采用该方法制备的硬质合金，所述制备方法包括以下步骤：利用硝酸钇、七钼酸铵及WC

【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金的制备方法和采用该方法制备的硬质合金


[0001]本专利技术涉及合金材料
，具体涉及一种硬质合金的制备方法和采用该方法制备的硬质合金。

技术介绍

[0002]硬质合金是以一种或多种高硬度、高弹性模量的难熔金属化合物(WC、MoC、TaC、TiC、NbC等)为基体，以过渡金属(Co、Zr、Ni、Fe等)或合金作粘结剂，通常采用粉末冶金方法制备的多相复合材料，是粉末冶金领域中最典型、最重要的材料制品之一。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。因此，硬质合金在金属切削加工、金属成形工具、矿山采掘、石油钻井、国防军工及石材、木材切割等方面获得了广泛应用。钨钴类硬质合金，例如WC
‑
Co硬质合金，相较于其他硬质合金具有更高的硬度、韧性及优良的耐磨性，因此常被用作岩石钻井工具、切割工具及耐磨工具的制造原料。
[0003]随着工业的不断发展，人们对硬质合金性能的要求越来越高，传统硬质合金虽然具有良好的力学性能，但已逐渐不能满足工业的发展需求，而且硬质合金在使用过程中容易出现磨损和断裂，这些情况较大地影响整个工程的正常进行。因此开发一种新的制备方法用于提高硬质合金的综合力学性能显得十分重要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足与缺陷，本专利技术提供一种硬质合金和采用该方法制备的硬质合金，用于提高硬质合金的综合力学性能和使用寿命。
>[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种硬质合金的制备方法，包括以下步骤：利用硝酸钇(Y(NO3)3·
6H2O)、七钼酸铵((NH4)6Mo7O
24
·
4H2O)及WC
‑
Co合金粉制备前驱体粉末；在氢气气氛下煅烧所述前驱体粉末，冷却后研磨获得WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo混合粉料；将所述WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo混合粉料烧结制得WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo硬质合金。
[0006]于本专利技术的一实施例中，所述Y(NO3)3·
6H2O和所述(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O及WC
‑
Co合金粉的质量根据所述WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo硬质合金中Y2O3、Mo及WC
‑
Co的含量计算，所述WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo硬质合金中，Y2O3的含量为0.8～1.3wt％，Mo的含量为2.7～3.5wt％，余量为WC
‑
Co。
[0007]于本专利技术的一实施例中，制备所述前驱体粉末包括：将所述Y(NO3)3·
6H2O和所述(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O溶解于去离子水中；再将所述WC
‑
Co合金粉加入上述溶液中，在120～140℃下搅拌直至将溶液中的水分蒸干；将蒸干后的混合物放入135～150℃的鼓风干燥箱内进一步干燥制得前驱体粉末。
[0008]于本专利技术的一实施例中，将所述Y(NO3)3·
6H2O和所述(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O溶解于去离子水中时还添加有三乙醇胺(C
16
H
22
N4O3)作为分散剂，C
16
H
22
N4O3的添加量根据Y(NO3)3·
6H2O及(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O在水中的溶解情况而定。
[0009]于本专利技术的一实施例中，所述前驱体粉末为WC
‑
Co
‑
Y(NO3)3‑
H8MoN2O4复合粉末。
[0010]于本专利技术的一实施例中，煅烧所述前驱体粉末时的煅烧温度为850～950℃，保温时间为90～110min。
[0011]于本专利技术的一实施例中，煅烧所述前驱体粉末时，氢气(H2)的通入量为460～500ml/min。
[0012]于本专利技术的一实施例中，对所述WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo混合粉料进行烧结包括：将WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo混合粉料压入一定直径的石墨模具；将所述石墨模具放入放电等离子烧结炉中，抽真空；将所述放电等离子烧结炉升温至600℃，保温5min，以排出粉末中的残留空气；将所述放电等离子烧结炉升温至1150～1250℃，保温5min，保温结束后降至室温制得WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo硬质合金复合材料。
[0013]于本专利技术的一实施例中，所述硝酸钇的纯度为99.9％；所述七钼酸铵的纯度为99.9％；所述WC
‑
Co的纯度为99.9％。
[0014]本专利技术的另一方面提供一种上述制备方法制备的硬质合金，包括以下质量百分比的组分：Y2O
3 0.8～1.3％；Mo 2.7～3.5％及WC
‑
Co余量，其中，所述硬质合金通过沉淀热分解方式制备而成，所述Y2O3和所述Mo均匀分布在所述WC
‑
Co基体上。
[0015]如上所述，本专利技术采用沉淀热分解及放电等离子烧结相结合的工艺，将Y2O3和Mo均匀分布在WC
‑
Co基体上，Co相与Mo相的共同作用抑制了W原子在粘结剂中的扩散，在一定程度上降低了晶粒尺寸，提升硬度；同时，在Co相内部Mo原子的存在提升了相内本身的强度；Y2O3和Mo均匀分布产生的弥散强化等作用，可细化碳化钨晶粒。本申请的硬质合金的硬度可达到1560.8HV～1584.1HV，断裂韧性可达到11.1Pa
·
m
1/2
～11.8MPa
·
m
1/2
，提高了硬质合金的硬度和断裂韧性，使其具有更加优良的综合力学性能。
[0016]本专利技术中，稀土元素Y以Y2O3的形式存在于合金中，Mo元素与Y元素在元素周期表中处于相邻的位置，其物理化学性能有相似之处，且Mo是一种高熔点金属元素，故往合金中同时添加Y2O3和Mo达到单添加剂实现不了的提升合金综合力学性能的效果，且Y2O3和Mo的添加量对于合金的性能有着很大的影响，二者协调控制。Y2O3控制占比在0.8％到1.3％，Mo占比在2.7％到3.0％，用量太少或太多都会影响合金的性能，其中Y2O3占比1.3％和Mo占比3.0％时，合金有着最佳性能。
[0017]本专利技术的制备方法直接采用高纯度的WC
‑
Co合金粉来作为W本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：利用硝酸钇、七钼酸铵及WC
‑
Co合金粉制备前驱体粉末；在氢气气氛下煅烧所述前驱体粉末，冷却后研磨获得WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo混合粉料；将所述WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo混合粉料烧结制得WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo硬质合金。2.根据权利要求1所述的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述硝酸钇和所述七钼酸铵及WC
‑
Co合金粉的质量根据所述WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo硬质合金中Y2O3、Mo及WC
‑
Co的含量计算，其中，所述WC
‑
Co
‑
Y2O3‑
Mo硬质合金中，Y2O3的含量为0.8～1.3wt％，Mo的含量为2.7～3.5wt％，余量为WC
‑
Co。3.根据权利要求1所述的硬质合金的制备方法，其特征在于，制备前驱体粉末包括：将所述硝酸钇和所述七钼酸铵溶解于去离子水中；再将所述WC
‑
Co合金粉加入上述溶液中，在120～140℃下搅拌直至将溶液中的水分蒸干；将蒸干后的混合物放入135～150℃的鼓风干燥箱内进一步干燥制得前驱体粉末。4.根据权利要求3所述的硬质合金的制备方法，其特征在于，将所述硝酸钇和所述七钼酸铵溶解于去离子水中时还添加三乙醇胺作为分散剂。5.根据权利要求3所述的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述前驱体粉末为WC

【专利技术属性】
技术研发人员：秦永强，袁健，吴玉程，罗来马，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：